[发明专利]一种基于分级警示结构高通量筛查内分泌干扰物的方法

说明书

本发明的一种基于分级警示结构高通量筛查内分泌干扰物的方法，涉及内分泌干扰物的虚拟筛选与活性预测领域。本发明利用子结构频率分析和子结构占比分析提取活性数据化合物的一级警示结构；利用SARpy软件对满足一级警示结构的化合物进行二级警示结构的提取；利用SARpy软件进行三级警示结构的提取；将一级警示结构和二级警示结构组合构成活性预测模块，在预测模块中先筛查出存在特征结构的化合物，再基于二级警示结构筛查出具有潜在内分泌干扰作用的警示化合物；将三级警示结构作为干扰活性预测模块，而后再基于干扰活性预测模块筛查干扰活性。本发明可以对潜在核受体介导的内分泌干扰物进行高通量筛查。

技术领域

本发明涉及内分泌干扰物的虚拟筛选与活性预测领域，更具体地说，涉及一种基于分级警示结构高通量筛查内分泌干扰物的方法。

背景技术

人体中含有48个核受体，如雄激素受体(Androgen Receptor，AR)、雌激素受体(Estrogen Receptor α/β，ERα/β)、糖皮质激素受体(Glucocorticoid Receptor，GR)、盐皮质激素受体(Mineralocorticoid Receptor，MR)、孕激素受体(Progesterone Receptor，PR)、视黄酸受体 (Retinoic Acid Receptorα/β/γ，RARα/β/γ)、甲状腺激素受体(Thyroid Hormone Receptorα/β， TRα/β)和维生素D受体(Vitamin D Receptor，VDR)等；它们是一类依靠天然激素调节的转录因子，天然激素通过配体-受体的竞争结合，进而引起一系列关键事件，最终对内分泌系统产生调节作用。然而，大量研究发现一些人为合成的和天然的化合物，可以模仿或抵抗天然激素，并干扰人类和野生动物正常的内分泌系统，这种化合物被称为内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals，EDCs)。目前，已有许多化合物被检测出对核受体存在明显干扰活性，例如多溴联苯醚、双酚A、菊酯农药等，这些化学物质也受到人们的广泛关注。为了筛查潜在的内分泌干扰物，人们发展了各种有效地体内和体外实验方法，其中包括竞争结合、报告基因、酵母双杂交和荧光偏振等体外试验和小鼠子宫增重等体内试验。然而，一方面，采用这些试验方法费时费力，还相当昂贵；另一方面，环境中存在成千上万的化学物质，很难逐一筛查。

面对这种困难，科学家们发展了基于计算机模拟的虚拟筛选方法来筛查潜在内分泌干扰物。定量结构效应关系(Quantitative Structure-Activity Relationship，QSAR)作为一种成熟的方法已在内分泌干扰研究中广泛使用。它可以利用分子描述符提取并描绘化合物生物活性与结构特征之间的关系。然而，绝大多数的分子描述符没有明确的药理学或生物学信息，这会导致一个“黑箱子”缺陷，即无法有效地给出基于机制上的明确结论。基于配体-受体结合亲和力大小的分子对接(Molecular Docking)方法也成功运用于筛查潜在内分泌干扰物。然而忽视核受体本身的柔性和筛选精度差的缺陷限制了该方法的发展。随着计算机技术的发展和计算能力的提升，分子动力学(Molecular dynamics，MD)模拟逐渐成为研究生物大分子作用的标准方法。分子动力学模拟是研究原子和分子物理运动的计算机模拟方法，所有分子和原子在给定的时间范围内相互作用，形成一个动态变化的系统，以此研究生物分子之间的相互作用。虽然分子动力学模拟能很好地反映分子作用机制，但耗时长，不适宜进行高通量筛查。